Электропривод для лентопротяжного механизма Советский патент 1980 года по МПК H02P7/68 

i

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для записи и воспроизведения информации с использованием магнитной ленты и в других системах регулирования сйорости движения магнитной ленты с двухдвигательным приводом движения от катушек без тонвала.

В двухдвигательиых приводах аппаратов магнитной записи (АМЗ) без тонвала обеспечивается конструктивная простота устройства. Однако серьезную трудность составляет проблема управления двигателем магнитной ленты в старт-стопном режиме.

Известно 1, что если не создавать при .пусках и остановах однонаправленные моменты в ведущем и ведомом двигателях привода катушек с лентой, то возникает большой разброс старт-стопных расстояний, который вынуждает увеличивать величину межзонного расстояния.

- При создании в ведуш,ем и ведомом двигателях однонаправленных моментов во время пуска и останова расстояния пуска и останова могут быть уменьшены в 3-4 раза что позволяет в старт-стопной АМЗ при записи коротких зон информации сократить

для заданного объема информации общую длину магнитной ленты, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению габаритов лентопротяжного механизма (ЛПМ) и кассеты.

Уменьшение нестабильности расстояний пуска и останова за счет действия однонаправленных моментов повышает также надежность работы АМЗ в старт-стопном режиме, так как начало ранее записанной

зоны информации на ленте будет подходить к головке с номинальной скоростью.

Таким образом, для получения сокращенных промежутков между зонами должны обеспечиваться однонаправленные моменты двигателей. Так как АМЗ реверсивная, то направление однонаправленных моментов также должно изменяться. Дополнительно должно быть принято во внимание то, что, как показывает теория, при пуске

и останове с однонаправленными моментами в рассматриваемой АМЗ должно выполняться условие

,25-2MBM где ,-момент ведущего двигателя; Mg,; --:момент Ведомого двигателя; При невыполнении этого условия ускорение, создаваемое ведомой катушкой, будет больше ускорения, создаваемого ведущей катушкой, что приведет к недопустимому провисанию ленты. Известно устройство управления двухдвигательным аппаратом магнитной записи с приводом ленты от катущек, механически соединенных с валгми двигателей постоянного тока 2. В нем используются схема управления, в которой в зависимости от сигнала ошибки изменяется напряжение питания двигателей постоянного тока подающего и приемного узлов. Недостатко.м этого устройства является относительная сложность усилителя мощности и схемы управления усилителе.м мощности за счет их построения на основе аналоговых схем и схем, работающих в линейном режиме. Тепловые потери в линейных усилителях мощности велики, что снижает КПД и надежность привода. Габариты таких схем, как правило, превышают габариты современных цифровых схем аналогичного назначения. Известно устройство для управления двигателем постоянного тока, содержащее цифровые схемь управления и усилители мощности, работающее в ключевом режиме 3. В этом устройстве для обеспечения указанных общих требований использована своя индивидуальная мостовая схема усилителя мощности. Недостатком указанного устройства является сложность, увеличенные аппаратурные затраты и больщие габариты АМЗ. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению по дост игаемому результату и технической сущности являетсяэлектропривод для лентопротяжного механизма, выполненный по двухдвигательной схеме с приводом магнитной ленты от катушек, механически соединенных с валами двигателей постоянного тока, в которых обмотка якоря каждого двигателясоединена одним выводом с цепью, содержащей последовательно соединенные диоды и резисторы, а каждая из указанных цепей подсоединена к коллектору общего для них транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с силовой «землей 4. , Система привода ленты в известном аппарате может создавать моменты ведущего и ведомого двигателя и М, направленные только в противоположные стороны. Изменяя величину этих моментов, удается реализовать все алгоритмы реверсивного старт-стопного движения магнитной ленты. Недостатком указанного электропривода является значительный разброс старт-стопорных расстояний. Целью данного изобретения является уменьшение общей длины магнитной ленту для записи заданного объема информации, а также уменьшение габаритов лентопротяжного механизма. Поставленная цель достигается тем, что якори двигателей соединены последовательно и включены в диагональ мостовой схемы, образованной четырьмя дополнительно введенными транзисторными ключами и подсоединенной между источником питания и силовой «землей, а точка соединения между собой якорных обмоток подключена через дополнительный резистор к источнику питания. Сущность изобретения поясняется чертежом, где: на фиг. 1 представлена схема электропривода для лентопротяжного .механизма; на фиг. 2 приведена эквивалентная схема для режима пуска «вперед ; на фиг. 3эквивалентная схема для режима пуска «назад ; на фиг. 4 - эквивалентная схема цикла разгона при дви кеции «вперед ; на фиг.5 эквивалентная схема цикла разгона при движении «назад ; на фиг. 6 - эквивалентная схема режима «стоп. Электропривод содержит катушки с магнитной лентой 1, 2, блок 3 магнитных головок записи и воспроизведения, двигатели постоянного тока 4, 5, механически связанные с катушками, транзисторные ключи 6, 7 пуска, останова и регулирования скорости движения ленты, дополнительные ключи 8, 9 пуска и останова ленты, общий токоограничивающий резистор 10, резисторы 11, 12 ограничения токов дополнительных ключей, служащие также для задания режима работы этих, ключей, стоповый транзисторный ключ 13, токоограничивающиерезисторы 14, 15 для задания стопового тока, разделительные диоды 16, 17. Одними разноименными выводами якорные обмотки двигателей соединены между собой и через резистор подсоединены к источнику питания. Вторыми выводами якорные обмотки двигателей 4 и 5 соединены, во-первых, с коллекторами транзисторных ключей 6 и 7 соответственно, эмиттеры которых соединень с силовой «землей«, во-вторых, с резисторами II, 12, которые через переходы коллектор-эмиттер транзисторных ключей 8, 9 соединены с упомянутым источником напряжения, и, в третьих, с диодами 16, 17 последовательно соединенными с резисторами 14 (для двигателя 4) и 15 (для двигателя 5), подключенными к коллектору транзисторного ключа 13, эмиттер котооого соединен с силовой «землей, Транзисторные ключи 6-9 образуют мостовую схему, в диагональ которой включены последовательно соединенные якорные обмотки двигателей, а точка их соединения через резистор подключена к источнику напряжения. Работа электропривода происходит следующим образом. Для пуска магнитной ленты (МЛ) в направлении «вперед включаются транзисторные ключи 6 и 9. Эквивалентная схема для этого случая приведена на фиг. 2. Через двигатель 4 протекает ток 14 Ьо + Гз. При этом и моменты направлены в одну сторону. Для пуска МЛ в направлении «назад включаются транзисторные ключи 7 и 8. Для этого случая величина токов двигателей определяется эквивалентной схемой, представленной на фиг. 3 lo II о + Ц При этом Мдв5 Мде1| и моменты также направлены в одну сторону. Таким образом, в случае пуска в ту или иную сторону имеем: Мвш, MBM Это условие обеспечивает силовое замыкание двигателей между собой через магнитную ленту и coxpalieHHe натяжения ленты при пуске. За счет наличия в обоих случаях момента ведомого двигателя происходит интенсивный пуск, что уменьшает расстояние пуска. После выхода на заданное значение линейной скорости магнитной ленты требуется стабилизация скорости с заданной погрешностью. Будем считать режим стабилизации состоящим из чередующихся циклов разгона и торможения. Погрешность стабилизации в основном определяется величиной ускорений, развиваемых приводом. С этой точки зрения ускорения должны быть минимальными. Однако дополнительно требуется поддерживать в определенном диапазоне натяжение МЛ. Сочетанию этих требований соответствует такой режим работы, когда дополнительные транзисторные ключи 8 и 9 отключены, а управление движением производится с помощью ключей 6, 7, 13. В цикле разгона включаются ключи 6, 13 при движении «вперед и 7, 13 при движении «назад. Эквивалентная схема для цикла разгона приведена на фиг. 4. Из схемы видно, что Б этом случае моменты ведущего и ведомого двигателей направлены в разные стороны. Кроме того, Мвщ разгона меньше Mgy, пуска, так как по сравнению со случаем пуска отключена параллельная ветвь ключа 9, через которую дополнительно питался ведущий двигатель. Оба эти условия приводят к уменьшению ускорения для цикла разгона по сравнению с режимом пуска. Аналогичная эквивалентная схема получается для цикла разгона при движении «назад (фиг. 5). В цикле торможения режима регулирования скорости необходимо создавать условие . сохраняя при этом в заданных пределах натяжение ленты. В данной схеме это условие выполняется за счет попеременного включения ключей 6и 7 с разной скважностью. При этом работа схемы управления происходит следующим образомв течение ЗТ система находится в состоянии, изображенном на фиг. 5, в течение Т - в состоянии, представленном на фиг. 4 (Т - элементарный период щиротно-импульсной модуляции). В этом случае Мвщ л и в системе происходит медленное торможениё. Для реализации цикла торможения при движении в обратную сторону изменяется соотнощение ШИМ для ключей 6 и 7. При этом моменты Мвщ и Мр, всегда на-,, правлены в противоположные стороны. Так как торможение достаточно медленное, то погрешность стабилизации будет небольшой. Последний режим, в котором работает система управления, является режим останова, когда скорость сбрасывается от V V«QM до V 0. В этом случае, если идет движение «назад, то включаются ключи б и 9 и действительная эквивалентная схема на фиг. 2. Величины токов Ц и 1-, в этом случае будут больше, чем в режиме пуска. Это отличие вызывается ЭДС вращения двигателей ЕВР, которая складывается с напряжением питания, в то время как при пуске она уменьшает напряжение питания двигателей. При останове из движения «вперед справедлива эквивалентная схема (фиг. 3). Таким образом, случаи останова эквивалентны случаям пуска в обратную сторону с особенностью, вызванной ЭДС вращения, которая увеличивает интенсивность останова по сравнению с интенсивностью пуска. После гашения скорости до значения, близкого к V О ключи 6, 9 или 7, 8 (в зависимости от направления движения) выключаются и включается ключ 13. Эквивалентная схема этого состояния (состояние «стоп) приведена на фиг. 6. Через двигатели текут токи, в основном определяемые резисторами 14, 15. Величины этих резисторов выбираются такими, чтобы обеспечить отсутствие провисания ленты в граничных режимах работы. Диоды 16 и 17 в этом режиме роли не играют. Они необходимы для устранения паразитных токов при пусках И остановах. Таким образом, данная схема обеспечи вает интенсивный пуск и останов ленты, что уменьщает расстояния и нестабильности пуска и останова, и, в конечном счете, уменьшает габариты устройства, а также повышает надежность устройства. Схема обеспечивает разную величину однонаправленных моментов ведущего и ведомого двигателей при пуске и останове ленты, без чего невозможно обеспечить требуемое натяжение ленты. Схема обеспечивает также меньшие и разнонаправленные моменты в двигателях в режиме регулирования скорости, что позволяет уменьшить погрешности регулирования скорости. Технико-экономический . эффект данной С5(емы заключается в уменьшении длительностей и расстояний пуска и останова в 3-f4 раза. За счет увеличения коэффициента полезного использования ленты объем информации на ленте такой же длины может быть увеличиен приблизительно в три раза. Для заданного объема информации габариты ЛПМ и кассеты с магнитной лентой уменьшаются в 1,5-2 раза. Формула изобретения Электропривод для лентопротяжного механизма, выполненный по двухдвигательной схеме с приводом магнитной ленты от катушек, механически соединенных с валами дви гателей постоянного тока, в котором обмотка якоря каждого двигателя соединена вьшодом С цепью, содержащей после--Ф{/г.1 довательно соединенные диоды и резисторы, а каждая из указанных цепей подсоединена к коллектору общего для них транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с силовой «землей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения общей длины магнитной ленты для записи заданного объема информации и уменьшения габаритов лентопротяжного механизма, якори двигателей соединены последовательно и включены в диагональ мостовой схемы, образованной четырьмя дополнительно введенными транзисторными ключами и подсоединенной между источником питания и силовой «землей, а точка соединения между собой якорных обмоток подключена через дополнительный резистор с источником пи,тания. Источники информации, принятыево внимание при экспертизе 1.Жаврид А. М.. Вопросы теории стартстопного привода в цифровых лентопротяжных устройствах. Деп. НИИЭИР, № 3-4021, В сб. «Рипорт, ВИМИ, № 1, 1975. . 2.Патент США № 3704400, кл. 318/6, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР № 251625, кл. 21 А 18/08, 1970. 4. Авторское свидетельство СССР № 538408, кл. G 11 В 15/46, 1976.

Ю

Мвщ

Z

б f -М

Z

дм

вм/.

1

15

JifЛ и

JM

Мвщ

/3

йтапа

О

Метопа

)6X /

Метопа

-М/З

vb/